Poli (etilen oksit) (PEO) bazlı kuru polimer elektrolitler (SPE'ler) için çeşitli tasarım stratejilerinin geliştirilmesi

Poli (etilen oksit) (PEO) bazlı elektrolitler, çeşitli lityum tuzlarının yüksek çözünürlüğü ve polimerin segmental dinamikleri ile birleştiğinde hızlı iyon hareketliliği nedeniyle yüksek iyonik iletkenlik vaat eder. Hacimli yan grupları olmayan basit monomer yapısı nedeniyle, PEO oda sıcaklığında kristalleşir, bu nedenle iyon taşınmasını engeller. Ayrıca düşük camsı geçiş sıcaklığı (-55oC) düşük mekanik performansa neden olur. Oda sıcaklığına yakın mekanik stabiliteden fazla ödün vermeden yüksek düzeyde iletken solvent içermeyen polimer elektrolitler elde etmek büyük bir zorluk olmaya devam etmektedir. Bu çalışmada, homopolimerler, polimer karışımları ve nanokompozitler dahil olmak üzere çeşitli PEO bazlı katı polimer elektrolit tiplerinde polimer mimarisinin kristalleşme, segmental dinamikler ve iyonik iletkenlik üzerindeki rolünü sistematik olarak araştırıyoruz. Homopolimer elektrolitler, dallanma ve nano ölçekli dinamiklerin Li-iyon taşınımı üzerindeki etkisini temel düzeyde anlamaya izin verirken, PEO'nun yıldızlar, aşırı dallanmış ve şişe fırçası gibi doğrusal olmayan mimarilerinin PEO'sunun doğrusal PMMA ile karışımları ve bunların silika (SiO2) nanopartikülleri içeren nanokompozitler, segmental dinamikleri iyonik iletkenlikten ayırmamızı sağladı. Sonuçlarımız, doğrusal olmayan karışımlarda PEO'nun kristalleşmesinin kayda değer bir şekilde bastırıldığını gösterdi. Ayrıca, tuz konsantrasyonuna ve polimer mimarisine bağlı olan elektrolitlerin iyonik iletkenliği, PEO mimarisinin doğrusaldan dallı yapılara basit bir şekilde değiştirilmesiyle artan mekanik performansla iyileştirilebilir. Genel olarak, çalışmamız, makromoleküler mimarinin, lityum-iyon piller için polimer elektrolitler alanında yeni bir araştırma yolu açarak, iyonik iletkenlik PEO bazlı elektrolitleri ayarlamak için güçlü ve yeni bir araç olabileceğine dair umut verici ve ikna edici bir deneysel kanıt sunmaktadır.